Изобретение Жозефа Монгольфье

Содержание

 

Введение.....................................................3

Глава 1. О воздухоплавании.................................... 4

1.1 История воздухоплавания...................................4

1.2 Воздухоплавание в России.................................. 7

1.3 Теоретические основы воздухоплавания..................... 11

1.4 Использование тепловых аэростатов.........................14

Глава 2 Практические исследования аэростата....................16

2.1 Анкетирование «Что ты знаешь об аэростатах?»................16

2.2 Расчет подъемной силы самодельного аэростата...............18

Заключение................................................ 20

Список источников информации............................... 21

Приложение................................................ 22

 

 

Введение

Воздухоплавание не было ни наукой,

ни отраслью промышленности.

Оно было чудом.

Игорь Иванович Сикорский

Воздушные шары являются гениальным изобретением фундаментальных научных идей. В самом деле, это было величественное и знаменательное достижение человека. Оно стало значимым не только для того времени, а явилось порогом, открывшим эру воздушных путешествий.

Изучая Архимедову силу в курсе физики, мы познакомились с принципами полета воздушного шара и с самим воздушным шаром как простейшим средством передвижения по воздуху. Но на изучение этого вопроса отводилось очень мало времени. Поэтому в своей работе я решил более детально познакомиться с историей изобретения воздушного шара, принципами полета, современными применениями воздушного шара.

Значимость использования аэростатов в современном мире не уменьшается  и знания об основах воздухоплавания актуальны и сегодня.  А, также, актуальность моего проекта еще и в том, что материал этой работы можно использовать как дополнительный на уроках физики при изучении соответствующей темы и в цикле бесед для младших школьников в целях развития интереса к физике и расширения кругозора.

Цель работы: изучение теоретической и практической основ воздухоплавания.

Реализация цели осуществляется через поставленные задачи:

· изучить историю воздухоплавания и применение воздушных шаров в современном мире;

· рассмотреть виды воздухоплавательных средств;

· изучить теорию полёта воздушного шара;

· рассчитать подъемную силу самодельного воздушного шара.

Глава 1. О воздухоплавании

История воздухоплавания

 

Воздухоплавание (аэронавтика) — управляемые или неуправляемые полёты в атмосфере Земли на летательных аппаратах легче воздуха (в отличие от авиации, использующей летательные аппараты тяжелее воздуха).

До начала 20-х годов XX века термин «воздухоплавание» обозначал передвижение по воздуху вообще.

"ПАССАРОЛА" ЛОРЕНЦО ГУЗМАО

К числу пионеров воздухоплавания, чьи имена не были забыты историей, но чьи научные достижения оставались неизвестными или ставились под сомнение на протяжении столетий, относится бразилец Бартоломмео Лоренцо,  в историю воздухоплавания он вошел как португальский священник Лоренцо Гузмао, автор проекта "Пассаролы". Им было построено несколько моделей, ставших прообразами задуманного судна. В августе 1709 года модели были продемонстрированы высшей королевской знати. Одна из демонстраций была успешной: тонкая яйцеобразная оболочка с подвешенной под ней маленькой жаровней, нагревающей воздух, оторвалась от земли почти на четыре метра. Лоренцо Гузмао был первым человеком, который, опираясь на изучение физических явлений природы, сумел выявить реальный способ воздухоплавания и попытался осуществить его на практике.

ИЗОБРЕТЕНИЕ ПРОФЕССОРА ШАРЛЯ

В то же время молодому французскому физику профессору Жаку Шарлю было предписано подготовить и провести демонстрацию своего летательного аппарата. Для своего аппарата Ж.Шарль решил использовать водород, так как он легче воздуха. 27 августа 1783 года на Марсовом поле в Париже стартовал летательный аппарат Шарля. На глазах 300 тысяч зрителей он устремился ввысь и вскоре стал невидимым.

АЭРОСТАТ НАД ЛА-МАНШЕМ

В 1781 году Жан Пьер Бланшар построил аппарат, крылья которого приводились в движение усилием рук и ног (осуществил идею машущего полета). Испытывая этот аппарат подвешенным на веревке, перекинутой через блок, изобретатель поднимался на высоту крыши многоэтажного дома при противовесе всего 10 килограммов. Осенью 1784 года Бланшар начал совершать полеты в Англии. 7 января 1785 года состоялся исторический перелет через Ла-Манш в котором участвовали Бланшар и его друг американский доктор Джеффри.

Воздухоплавание в России

В России первый полёт на воздушном шаре совершил француз Ж. Гарнерен 20 июня и 18 июля 1803 в Петербурге и 20 сентября 1803 в Москве. После первых полётов, носивших больше развлекательный характер, аэростаты стали применять с научными (для изучения атмосферы, географических исследований и др.) и военными целями. 30 июня 1804 в Петербурге русский учёный Я. Д. Захаров и бельгийский физик Э. Робертсон совершили полёт на аэростате с целью наблюдения различных физических явлений. Полёт продолжался 3 ч 45 мин, была достигнута высота 2550 м. В феврале 1805 участники русской кругосветной экспедиции под командованием адмирала И. Ф. Крузенштерна, находясь в г. Нагасаки (Япония), впервые для наблюдения воздушных течений отправили в полёт аэростат, наполненный тёплым воздухом.

В 1869 в России была организована постоянная комиссия по применению воздухоплавания к военным целям. С 1870 в Усть-Ижорском сапёрном лагере под Петербургом производились наблюдения с аэростатов за передвижениями войск и корректирование артиллерийской стрельбы по невидимым с земли целям. В 1880 был основан воздухоплавательный отдел Русского технического общества и с1 января 1880 в Петербурге начинает выходить журнал «Воздухоплаватель», издававшийся с перерывами до 1917. В 1885 в Петербурге была учреждена кадровая команда военных воздухоплавателей (в 1887 реорганизована в «Учебный кадровый воздухоплавательный парк»), которая приступила к учебно-тренировочным подъёмам и полётам на аэростатах. В 1885 в Главной физической обсерватории, которой руководил академик М. А. Рыкачёв, были разработаны самопишущие метеоприборы, поднимавшиеся на шарах-зондах и воздушных змеях. 19 августа 1887 Менделеев на военном аэростате совершил полёт из г. Клина для наблюдения солнечного затмения. Русские учёные использовали для научных целей и учебные полёты офицеров, снабжая аэростаты метеоприборами. Одним из организаторов этих полётов и многократным их участником был военный учёный профессор М. М. Поморцев. Ему удалось выработать методику наблюдений, усовершенствовать существовавшие аэронавигационные приборы и создать новые. Научное применение воздухоплавания не ограничивалось областью метеорологии и аэрологии. Производились попытки применить свободные аэростаты (позднее дирижабли) для исследования труднодоступных местностей.

Накануне и во время 1-й мировой войны 1914—18 в наиболее развитых капиталистических странах на вооружении находились разные типы дирижаблей (английский мягкий дирижабль для обнаружения подводных лодок, немецкий жёсткий дирижабль для бомбардировки и дальней разведки). Скорость их полёта 80—130 км/ч, высота 3500—5000 м. Во время войны они эффективно участвовали в морской разведке и охране берегов, в борьбе с подводными лодками на местах стоянок морских судов и при сопровождении судов в море.

Советские воздухоплаватели активно участвовали в годы Гражданской войны в боях под Царицыном, Камышином и др. Новым в боевом использовании привязных аэростатов был подъем их для разведки и корректирования артиллерийского огня с судов речных флотилий (на Волге и Днепре), а также с бронепоездов. Впервые аэростат был поднят 16 марта 1919 с бронепоезда «Черноморец», действовавшего на Южном фронте, 2-й воздухоплавательный отряд во взаимодействии с бронепоездом «Воля» за 2 недели ожесточённых боев произвёл 75 подъёмов аэростатов. Советские военные воздухоплаватели совершили на всех фронтах за годы Гражданской войны около 7 тыс. боевых подъёмов.

27 июля 1920 состоялся полёт свободного аэростата. Н. Д. Анощенко, И. И. Олеринский и Л. Э. Куни поднялись на аэростате с Красной площади в Москве, достигли высоты около 5000 м и приземлились у г. Богородска. С 1921 начались регулярные полёты на аэростатах с учебной и тренировочной целями и одновременно проводились научные наблюдения. Было проведено несколько конкурсов на создание лучших образцов воздухоплавательных аппаратов. 8—9 ноября 1922 Н. Д. Анощенко, И. И. Мейснер и Н. Г. Стобровский на свободном аэростате совершили полёт продолжительностью 22 ч 10 мин на расстояние 1273 км (из Москвы до озера Лиекса в Северной Карелии). Это было рекордное достижение. 12 октября 1924 Обществом друзей воздушного флота были проведены первые Всесоюзные воздухоплавательные состязания, в которых участвовало 8 аэростатов.

В СССР воздухоплавание получило распространение также и в спортивных целях — в состязаниях на продолжительность, высоту и дальность полёта. К началу Великой Отечественной войны из 24 официально зарегистрированных мировых рекордов в области воздухоплавания 17 были завоёваны советскими воздухоплавателями. Широкое применение воздухоплавание нашло в годы Великой Отечественной войны 1941—45. Аэростаты наблюдения вели длительную артиллерийскую разведку, корректировали огонь батарей. Большое распространение в системе противовоздушной обороны гг. Москвы, Ленинграда и других от налётов немецко-фашистской авиации получили аэростаты заграждения. Кроме привязных аэростатов, в дни войны для перевозки специальных грузов в тылу применялся дирижабль мягкой системы «В-12».С 1945 по 1947 этот дирижабль применялся на Чёрном море для отыскания минных полей, затонувших судов и др.

После окончания Великой Отечественной войны спортивное и научное воздухоплавание в Советском Союзе продолжает развиваться. 3 июля 1945 на аэростате поднялись в воздух С. А. Зиновьев и А. М. Боровиков для научных наблюдений атмосферного электричества, а 9 июля 1945 с аэростата они провели наблюдение солнечного затмения. 11 ноября 1945 Г. И. Голышев и М. И. Волков поднялись на высоту 11 500 м для изучения физических явлений в верхних слоях атмосферы. 25—28 октября 1950 советские аэронавты С. А. Зиновьев, С. С. Гайгеров и М. М. Кирпичёв совершили полёт на том же аэростате из Москвы в Казахстан, пролетев по прямой около 3200 км за 84 ч 24 мин. Полёт происходил на высоте более 5 тыс. м. 50-е гг. ознаменовались большим скачком в изучении физики атмосферы и, в частности, закономерностей движения воздушных масс. Были открыты так называемые струйные течения в атмосфере. Одновременно с расширением знаний по физике атмосферы произошли и существенные изменения в воздухоплавательной технике. Химическая промышленность выпустила новые пластические материалы для изготовления оболочек аэростатов (полиэтилен, полиэтилентерефталат и др.). Эти материалы прозрачны, прочны, морозостойки, очень легки и мало нагреваются лучами Солнца. На аэростате, выполненном из таких материалов, можно достичь высоты около 40 км и продолжительности полёта более 15 суток. Достижения радиотехники, электроники, автоматики, точного приборостроения и др. позволили создать надёжно летающие и выполняющие сложную исследовательскую программу беспилотные свободные аэростаты, называемые автоматическими аэростатами. Ими пользуются для изучения воздушных струйных течений, для географических и медико-биологических исследований в нижних слоях стратосферы, как стартовыми площадками для запуска метеорологических ракет и подъёма телескопов и т.д.

 

Заключение

Воздушный шар – на первый взгляд простейшее изобретение человеческой мысли, но, как говорят, все гениальное - просто. Сколько познавательного и интересного кроется в этом изобретении.

Подводя некоторые итоги, хочется отметить, что аэростаты стали не только транспортным средством, но и своеобразным символом нашего времени. Дело в том, что эти аппараты первыми осуществили извечную мечту человека подняться в воздушное пространство. Кроме того, они стали служить человеку во многих областях его деятельности (наука, военное дело, спорт, развлечения и другие), то есть органично влились в его жизнь.

В своем проекте я не только рассмотрел историю изобретения аэростатов и получил представление о видах, строении и принципе работы, но и рассчитал подъемную силу самодельного воздушного шара. Я научился многим, пусть простым, но для меня новым практическим действиям, поэтому я считаю, что моя работа имеет практическое значение. Я научился ставить цель, обдумывать пути ее достижения и работать над ними.

Цели, которые я ставил в проекте - выполнены, механизм полета воздушного шара перестал быть для меня загадкой.

 

Приложение

Содержание

 

Введение.....................................................3

Глава 1. О воздухоплавании.................................... 4

1.1 История воздухоплавания...................................4

1.2 Воздухоплавание в России.................................. 7

1.3 Теоретические основы воздухоплавания..................... 11

1.4 Использование тепловых аэростатов.........................14

Глава 2 Практические исследования аэростата....................16

2.1 Анкетирование «Что ты знаешь об аэростатах?»................16

2.2 Расчет подъемной силы самодельного аэростата...............18

Заключение................................................ 20

Список источников информации............................... 21

Приложение................................................ 22

 

 

Введение

Воздухоплавание не было ни наукой,

ни отраслью промышленности.

Оно было чудом.

Игорь Иванович Сикорский

Воздушные шары являются гениальным изобретением фундаментальных научных идей. В самом деле, это было величественное и знаменательное достижение человека. Оно стало значимым не только для того времени, а явилось порогом, открывшим эру воздушных путешествий.

Изучая Архимедову силу в курсе физики, мы познакомились с принципами полета воздушного шара и с самим воздушным шаром как простейшим средством передвижения по воздуху. Но на изучение этого вопроса отводилось очень мало времени. Поэтому в своей работе я решил более детально познакомиться с историей изобретения воздушного шара, принципами полета, современными применениями воздушного шара.

Значимость использования аэростатов в современном мире не уменьшается  и знания об основах воздухоплавания актуальны и сегодня.  А, также, актуальность моего проекта еще и в том, что материал этой работы можно использовать как дополнительный на уроках физики при изучении соответствующей темы и в цикле бесед для младших школьников в целях развития интереса к физике и расширения кругозора.

Цель работы: изучение теоретической и практической основ воздухоплавания.

Реализация цели осуществляется через поставленные задачи:

· изучить историю воздухоплавания и применение воздушных шаров в современном мире;

· рассмотреть виды воздухоплавательных средств;

· изучить теорию полёта воздушного шара;

· рассчитать подъемную силу самодельного воздушного шара.

Глава 1. О воздухоплавании

История воздухоплавания

 

Воздухоплавание (аэронавтика) — управляемые или неуправляемые полёты в атмосфере Земли на летательных аппаратах легче воздуха (в отличие от авиации, использующей летательные аппараты тяжелее воздуха).

До начала 20-х годов XX века термин «воздухоплавание» обозначал передвижение по воздуху вообще.

"ПАССАРОЛА" ЛОРЕНЦО ГУЗМАО

К числу пионеров воздухоплавания, чьи имена не были забыты историей, но чьи научные достижения оставались неизвестными или ставились под сомнение на протяжении столетий, относится бразилец Бартоломмео Лоренцо,  в историю воздухоплавания он вошел как португальский священник Лоренцо Гузмао, автор проекта "Пассаролы". Им было построено несколько моделей, ставших прообразами задуманного судна. В августе 1709 года модели были продемонстрированы высшей королевской знати. Одна из демонстраций была успешной: тонкая яйцеобразная оболочка с подвешенной под ней маленькой жаровней, нагревающей воздух, оторвалась от земли почти на четыре метра. Лоренцо Гузмао был первым человеком, который, опираясь на изучение физических явлений природы, сумел выявить реальный способ воздухоплавания и попытался осуществить его на практике.

ИЗОБРЕТЕНИЕ ЖОЗЕФА МОНГОЛЬФЬЕ

В результате нехитрого эксперимента Ж. Монгольфье увидел, как матерчатая оболочка, сшитая в форме коробки из двух кусков ткани, после наполнения ее дымом устремилась вверх. Открытие Жозефа увлекло и его брата. Они соорудили еще две аэростатические машины (так они называли свои воздушные шары). Одна из них, выполненная в виде шара диаметром 3,5 метра, была продемонстрирована в кругу родных и знакомых. Оболочка продержалась в воздухе около 10 минут, поднявшись при этом на высоту почти 300 метров и пролетев по воздуху около километра. Окрыленные успехом, братья решили показать изобретение широкой публике. Они построили огромный воздушный шар диаметром более 10 метров. Демонстрация воздушного шара состоялась на базарной площади города 5 июня 1783 года в присутствии большого числа зрителей. Шар, наполненный дымом, устремился ввысь. Специальный протокол, скрепленный подписями должностных лиц, засвидетельствовал все подробности опыта. Так впервые официально было заверено изобретение, открывшее путь воздухоплаванию.  В сентябре 1783 года братья запустили еще один аэростат, прицепив к нему клетку, куда посадили барана, утку и петуха. Это были первые пассажиры в истории воздухоплавания. Воздушный шар оторвался от помоста и устремился ввысь, а через восемь минут, проделав путь в четыре километра, благополучно опустился на землю.